Post on 11-Aug-2015
ANALISIS DE MAQUINAS DE
ELÉCTRICAS
Leonardo González C.
Temas a tratar
Definicion
Clasificacion
Constitucion
Partes
Principios de
funcionamiento
Generadores
Motores
Maquinas de eléctricas
Definición:
Se entiende por maquina eléctrica el conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o transformar la energía eléctrica
Una máquina eléctrica es un dispositivo capaz de transformar cualquier forma de energía en energía eléctrica o a la inversa y también se incluyen en esta definición las máquinas que trasforman la electricidad en la misma forma de energía pero con una presentación distinta más conveniente a su transporte o utilización.
Maquinas de eléctricas
Generadores
Maquinas de eléctricas
Generadores
Energía mecánica
Maquina eléctrica
• Generador
Energía eléctrica
Maquinas de eléctricas
Motores
Energía eléctrica
Maquina eléctrica
• Motor
Energía eléctrica
• Energía mecánica
Maquinas de eléctricas
Clasificación
• DinamoGeneradores
• Motores (con excitación)
Motores
Independiente
Serie
Shunt o derivación
Compound
Corriente continua
Maquinas de eléctricas
Clasificación
• AlternadorGeneradores
Motores
Corriente Alterna
Alternadores
Monofásicos
Trifásicos
Polos lisos
Polos salientes
Maquinas de eléctricas
Clasificación
Generadores
Motores
Corriente Alterna
Maquinas de eléctricas
Constitución general de maquinas
eléctricas rotativas
Inducido
Maquinas de eléctricas
Constitución general de maquinas
eléctricas rotativas
Inducido o rotor
Maquinas de eléctricas
Constitución general de maquinas
eléctricas rotativas
Maquinas de eléctricas
Constitución general de maquinas
eléctricas rotativas
Maquinas de eléctricas
Principios de funcionamiento de los generadores de
electromagnéticos
Ley de Inducción de Faraday: El voltaje inducido en un
conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas
de flujo magnético que atraviesan el conductor.
𝑒𝑖𝑛𝑑 = −𝑑Φ
𝑑𝑡
Maquinas de eléctricas
Principios de funcionamiento de los generadores de
electromagnéticos
El voltaje inducido en un conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas de flujo magnético que atraviesan el
conductor.
Para N espiras:
𝐸𝑖𝑛𝑑 = −𝑁𝑑Φ
𝑑𝑡
Maquinas de eléctricasEl voltaje inducido en un conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas de flujo magnético que atraviesan el
conductor.
Maquinas de eléctricasEl voltaje inducido en un conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas de flujo magnético que atraviesan el
conductor.
Maquinas de eléctricas
Ley de Inducción de Faraday: El voltaje inducido en un
conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas
de flujo magnético que atraviesan el conductor.
Como puedo entonces entender la tensión generada en función
de una espira
𝐵 =Φ
𝐴
𝑤𝑏
𝑚2
Maquinas de eléctricas
Como puedo entonces entender la tensión generada en función
de una espira
𝐵 =Φ
𝐴
𝑤𝑏
𝑚2
Maquinas de eléctricas
Como puedo entonces entender la tensión generada en función
de una espira
𝐵 =Φ
𝐴
𝑤𝑏
𝑚2
Maquinas de eléctricasReacomodemos en función del flujo:
𝐵 =Φ
𝐴
𝑊𝑏
𝑚2
Φ = 𝐵 ∗ 𝐴 ∗ cos 𝛼 𝑊𝑏
Maquinas de eléctricasReacomodemos en función del flujo:
𝐵 =Φ
𝐴
𝑊𝑏
𝑚2
Φ = 𝐵 ∗ 𝐴 ∗ cos 𝛼 𝑊𝑏
Maquinas de eléctricasLuego para obtener la tensión en una espina:
𝑒𝑖𝑛𝑑 = −𝑑Φ
𝑑𝑡
𝑒𝑖𝑛𝑑 = −𝑑(𝐵 ∗ 𝐴 ∗ cos 𝛼 )
𝑑𝑡
Maquinas de eléctricasLuego para obtener la tensión en una espina:
𝑒𝑖𝑛𝑑 = −𝑑(𝐵 ∗ 𝐴 ∗ cos 𝜔 ∗ 𝑡 )
𝑑𝑡
Ojo: 𝛼 depende del
tiempo, entonces
𝛼 = 𝜔 ∗ 𝑡
Y podremos operar
Maquinas de eléctricas
𝑒𝑖𝑛𝑑 = 𝐵 ∗ 𝐴 ∗ 𝜔 ∗ sen 𝜔 ∗ 𝑡
𝑒𝑖𝑛𝑑 = 𝑒0 sen 𝜔 ∗ 𝑡
Maquinas de eléctricas
𝑒𝑖𝑛𝑑 = 𝑒0 sen 𝜔 ∗ 𝑡 + 𝜃
Maquinas de eléctricas
Maquinas de eléctricas
Maquinas de eléctricas
Polos y excitación de las maquinas de
corriente continua
Bobina excitadora
Corriente de excitación:
Independiente, Autoestimada
Polos y excitación de las maquinas de
corriente continua
Polos y excitación de las maquinas de
corriente continua
Polos y excitación de las maquinas de
corriente continua
Corriente de excitación:
𝐼𝑒 =𝑈𝑏
𝑅𝑒𝑝
Determine para los 3 casos la corriente de excitación:
Polos y excitación de las maquinas de
corriente continua
Línea neutra en vacío y en carga
El COLECTORConectando los extremos de la espira a unos semianillos conductores aislados entre sí,
conseguiremos que cada escobilla esté siempre en contacto con la parte de inducido
que presenta una determinada polaridad.
Durante un semiperiodo se obtiene la misma tensión alterna pero, en el semiperiodo
siguiente, se invierte la conexión convirtiendo el semiciclo negativo en positivo.
El colector
0+- + +- +
12
1
2
21
Sentido de rotación
de la espiraColector de dos
delgas
Instante Inicial Conmutación Inversión de la polaridad
EscobillasColector
real
Colector
M. F. Cabanas: Técnicas para el
mantenimiento y diagnóstico de
máquinas eléctricas rotativas
Catálogos comerciales
M. F. Cabanas: Técnicas para el
mantenimiento y diagnóstico de
máquinas eléctricas rotativas
Con la máquina girando a una cierta velocidad V, la fem que se induce es
alterna: cambia de signo cada vez que se
pasa por debajo de cada polo.
0 2
2BlV
-2BlV
E N S
Polos inductores
de la máquinaEl colector es un
dispositivo que invierte el sentido de la FEM
para obtener una tensión continua y
positiva
0 2
2BlV
E N S
Colector elemental (2 delgas)
0 2
2BlV
E N S
Colector real (muchas delgas)
VlBE 2
Eliminación del Rizado
Al aumentar el número de delgas, la fem obtenida tiene menor ondulación acercándose
más a la tensión continua que se desea obtener.
Voltaje Inducido en una Espira Giratoria
E
d
drlBd
drlB
2 rlB
areadBd
dt
drlB
dt
dE
2
VlBE 2
Si la espira gira con velo-cidad angular =d/dt mientras se mueva en la zona del flujo se inducirá en ella FEM:
Voltaje Inducido en una Espira
Giratoria
RV L. Serrano: Fundamentos de
máquinas eléctricas rotativas
na
pNE
604 nKE
FEM inducida en un máquina de CC
ApB
Ap=área del polo
p
lr
p
lr
ºN
AAp
polos
Rotor
2
2
lr
PB
rnrV
60
2 n=Velocidad en RPM r= radio
FEM EN UNA ESPIRA VlBE 2FEM DE INDUCIDA POR EL DEVANADO COMPLETO DE LA MÁQUINA
N=nº total de espiras
a=nº de circuitos en paralelo
a
VBlNE
2
r
P
a
VNE
2
Devanados del Rotor de Máquinas de Corriente Continua
Devanado Ondulado :
Devanado Ondulado sencillo de una maquina de cuatro polos.
Representación plana
FUNDAMENTOS DE LAS MAQUINAS DE C.C.
Maquina lineal de c.c..- Una maquina lineal de c.c. Es la versión mas simple y facil de entender de una
maquina de c.c., aunque funciona con los mismos principios y tiene el mismo comportamiento que los
motores y generadores reales.
El comportamiento de esta maquina esta determinada por la aplicación de 4 ecuaciones basicas:
1.- La ecuación del voltaje inducido en un conductor que se mueve en un campo magnético.
E ind = ( V x B ) . l
Se genera una fem E mientras
el conductor se mueve,
cortando las líneas de fuerza
del campo magnético:E = B L V
E = B L V
Par Electromagnético Generado
Ia
NPTTOTAL
2
a=nº de circuitos en paralelo
I=Corriente rotor (inducido)
PAR CREADO POR EL DEVANADO COMPLETO DE LA MÁQUINA
a
IrlBNTTOTAL 2
N=nº total de espiras
lr
PB
PAR CREADO POR UNA ESPIRA
a
IrlBIrlBT espiraespira 22
IKTTOTAL
I= Corriente de inducido